RU2483020C2 - Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении - Google Patents
Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении Download PDFInfo
- Publication number
- RU2483020C2 RU2483020C2 RU2011125755/05A RU2011125755A RU2483020C2 RU 2483020 C2 RU2483020 C2 RU 2483020C2 RU 2011125755/05 A RU2011125755/05 A RU 2011125755/05A RU 2011125755 A RU2011125755 A RU 2011125755A RU 2483020 C2 RU2483020 C2 RU 2483020C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plasma
- arc discharge
- arc
- frequency
- chemical reactor
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к плазменному синтезу наноматериалов. Фуллереновую смесь получают в углеродно-гелиевой плазме, образованной дуговым разрядом при атмосферном давлении в камере плазмохимического реактора с использованием одного вертикального и четного числа горизонтальных одинаковых электродов. При этом создают низкочастотную модуляцию мощности дугового разряда за счет уменьшения напряжения на дуговом разряде с низкой частотой, соответствующей акустическому резонансу в камере плазмохимического реактора. Технический результат - повышение содержания фуллеренов в углеродном конденсате на 3,4-4,4%. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области плазменного синтеза наноматериалов и может быть использовано для производства фуллереновой смеси.
Известен дуговой способ производства фуллереновой смеси, где в реакционной камере при атмосферном давлении осуществляется разряд постоянного тока между водоохлаждаемыми анодом и катодом [JP №05-116925, МПК С01В 31/00, 1993]. Графитовый порошок непрерывно подается в плазму и происходит формирование фуллеренов. Дуга стабилизирована за счет фиксированного расстояния между электродами.
Недостатком способа является то, что в данном способе низок коэффициент величины преобразования графита в сажу, содержащую фуллерен, поскольку введение порошка в плазму не позволяет нагреть графитовый порошок до его полной атомизации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в виде прототипа дуговой способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении в потоке гелия [RU 2320536, МПК С01В 31/00, В82В 3/00, 2008)] (прототип). Скорость синтеза фуллереновой смеси увеличивается благодаря питанию разряда дуги постоянным током до 1000 А и переменным током в диапазоне частот от 40 до 440 кГц. Не менее 98% испаряющегося графита переходит в фуллеренсодержащую сажу, благодаря предложенной конфигурации и расположению электродов.
Недостатком прототипа является то, что в данном способе низко содержание фуллеренов в углеродном конденсате, связанное с тем, что условия (температура и электронная концентрация) в плазме дуги только в малом объеме плазмы соответствуют оптимальным значениям сборки молекул фуллеренов.
Техническим результатом изобретения является повышение содержания фуллеренов в углеродном конденсате на 3,4-4,4% за счет модуляции мощности дуги.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе синтеза фуллереновой смеси в углеродно-гелиевой плазме, образованной дуговым разрядом при атмосферном давлении в камере плазмохимического реактора с использованием одного вертикального и четного числа горизонтальных одинаковых электродов, новым является то, что создают низкочастотную модуляцию мощности дугового разряда за счет уменьшения напряжения на дуговом разряде с низкой частотой, соответствующей акустическому резонансу в камере плазмохимического реактора.
Слой плазмы дуги, соответствующий оптимальным значениям температуры и электронной концентрации и соответствующий максимальным скоростям сборки молекул фуллеренов, увеличивается за счет модуляции подводимой к дуге мощности с частотой, соответствующей акустическому резонансу в камере плазмохимического реактора.
На фиг.1 представлена электрическая схема установки. На фиг.2 представлены осциллограммы тока и напряжения ВЧ дуги в рабочем режиме без НЧ модуляции и при НЧ модуляции дуги, а также динамическая вольтамперная характеристика ВЧ дуги.
Электрическая схема установки представлена на фиг.1, где 1 - генератор токов высокой частоты; 2 - согласующий трансформатор; 3 - индуктивность; 4 - емкость; 5 - трансформатор; 6 - дуга. Источник питания установки - генератор переменного тока мощностью 20 кВт с перестраиваемой частотой от 20 до 100 кГц и возможностью ее периодического изменения на 50% с частотой от 0.1 до 15 кГц. Выходное напряжение генератора - 450 В. Согласование выходного сопротивления генератора и схемы выполняет трансформатор 2 с коэффициентом трансформации - 1/2. Последовательный колебательный контур, представленный в виде индуктивности 3 (3·105 пФ), емкости 4 (44·10-6 Г) и первичной обмотки трансформатора 5 (коэффициент трансформации - 10), формирует сигнал, модулированный по частоте и амплитуде, в соответствии с характеристикой контура настроенного на резонансную частоту генератора 44 кГц и ее периодическим изменением. Для резонансной частоты генератора ток в дуге соответствует максимальному значению 280 А, при активном сопротивлении дуги 0.2 Ом.
Расположение электродов четырех горизонтальных и одного вертикального электрода представлено на фиг.4 патента №2320536 (взятого за прототип), где графитовые электроды, выполнены в виде стержней, расположенных друг напротив друга и закрепленных в графитовых контактах.
Осциллограммы тока и напряжения ВЧ дуги в рабочем режиме без НЧ модуляции и при НЧ модуляции дуги, а также динамическая вольтамперная характеристика ВЧ дуги представлены на фиг.2. Изменение тока и напряжения в дуге происходит по гармоническому закону, на резонансной частоте генератора 44 кГц, амплитудные значения тока и напряжения составляют 280 А и 60 В (фиг.2, а). При модуляции сигнала на частоте 5.3 кГц (фиг.2, б) в течение первой половины периода подается сигнал на частоте 44 кГц, при этом ток в цепи составляет 280 А, а в течение второй половины периода подается сигнал на частоте 66 кГц, и ток в цепи вследствие возникновения индуктивного и емкостного сопротивления уменьшается до 150 А (фиг.2, в).
Среднее значение мощности в дуге (ток 150 А, частота 66 кГц, сопротивление 0,25 Ом) составляет величину 2812 Вт. Данные значения мощности и частоты соответствуют содержанию фуллеренов в углеродном конденсате - 12%.
Модуляция мощности дуги приводит к увеличению количества фуллеренов в углеродном конденсате и осуществляется за счет уменьшения напряжения на дуговом разряде с низкой частотой, соответствующей акустической резонансной частоте камеры. Изменение напряжения приводит к изменению тока, что сопровождается изменением сечения дугового канала, т.е. изменение тока приводит к изменению сечения дугового разряда. Тот факт что пульсация разряда совпадает с резонансной частотой акустических колебаний, приводит к увеличению выхода фуллеренов, поскольку оптимальная область плазмы увеличивается.
Claims (1)
- Способ синтеза фуллереновой смеси в углеродно-гелиевой плазме, образованной дуговым разрядом при атмосферном давлении в камере плазмохимического реактора с использованием одного вертикального и четного числа горизонтальных одинаковых электродов, отличающийся тем, что создают низкочастотную модуляцию мощности дугового разряда за счет уменьшения напряжения на дуговом разряде с низкой частотой, соответствующей акустическому резонансу в камере плазмохимического реактора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125755/05A RU2483020C2 (ru) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011125755/05A RU2483020C2 (ru) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011125755A RU2011125755A (ru) | 2012-12-27 |
RU2483020C2 true RU2483020C2 (ru) | 2013-05-27 |
Family
ID=48792111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011125755/05A RU2483020C2 (ru) | 2011-06-22 | 2011-06-22 | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2483020C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582697C1 (ru) * | 2015-03-27 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов |
RU2666856C1 (ru) * | 2017-04-24 | 2018-09-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05116925A (ja) * | 1991-10-29 | 1993-05-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | フラーレン類の製造装置 |
RU39129U1 (ru) * | 2004-03-18 | 2004-07-20 | ООО НПФ "Энергосберегающие технологии" | Установка для получения фуллеренсодержащей сажи (варианты) |
RU2256608C1 (ru) * | 2004-01-23 | 2005-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Энергосберегающие технологии" | Способ получения фуллеренсодержащей сажи |
EA006412B1 (ru) * | 2000-09-22 | 2005-12-29 | Кларк Энтернасьональ (Сосьете Сивиль) | Устройство для получения плазмы, способ ионизации, применение способа и применение устройства (варианты) |
RU2320536C2 (ru) * | 2005-12-07 | 2008-03-27 | Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении |
RU2331579C2 (ru) * | 2006-08-30 | 2008-08-20 | Открытое акционерное общество "Московский комитет по науке и технологиям" | Способ получения фуллеренов твердофазным синтезом |
-
2011
- 2011-06-22 RU RU2011125755/05A patent/RU2483020C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05116925A (ja) * | 1991-10-29 | 1993-05-14 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | フラーレン類の製造装置 |
EA006412B1 (ru) * | 2000-09-22 | 2005-12-29 | Кларк Энтернасьональ (Сосьете Сивиль) | Устройство для получения плазмы, способ ионизации, применение способа и применение устройства (варианты) |
RU2256608C1 (ru) * | 2004-01-23 | 2005-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Энергосберегающие технологии" | Способ получения фуллеренсодержащей сажи |
RU39129U1 (ru) * | 2004-03-18 | 2004-07-20 | ООО НПФ "Энергосберегающие технологии" | Установка для получения фуллеренсодержащей сажи (варианты) |
RU2320536C2 (ru) * | 2005-12-07 | 2008-03-27 | Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения РАН | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении |
RU2331579C2 (ru) * | 2006-08-30 | 2008-08-20 | Открытое акционерное общество "Московский комитет по науке и технологиям" | Способ получения фуллеренов твердофазным синтезом |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2582697C1 (ru) * | 2015-03-27 | 2016-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук | Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов |
RU2666856C1 (ru) * | 2017-04-24 | 2018-09-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011125755A (ru) | 2012-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2483020C2 (ru) | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении | |
CN1708204A (zh) | 电容耦合大气压辉光放电等离子体发生装置 | |
JP2021502898A (ja) | プラズマ誘起水分解のための方法および装置 | |
Duan et al. | Influence of water cooling for outer electrode on the discharge characteristics of an atmospheric coaxial DBD reactor | |
CN107233786A (zh) | 一种螺旋沿面型结构的低温等离子体发生器 | |
RU2582697C1 (ru) | Способ синтеза эндоэдральных фуллеренов | |
CN104003845B (zh) | 一种转化甲醇的方法 | |
JP2005307352A (ja) | 炭素膜の製造装置およびその製造方法 | |
KR101683052B1 (ko) | 유전체 장벽 방전을 이용한 오존발생장치용 전극 및 이를 이용한 오존발생장치 | |
CN104725271A (zh) | 一种用甲烷和氨气等离子体合成氨基乙腈和n,n-二甲基氰胺的方法 | |
Pacheco-Sotelo et al. | A universal resonant converter for equilibrium and nonequilibrium plasma discharges | |
RU2320536C2 (ru) | Способ синтеза фуллереновой смеси в плазме при атмосферном давлении | |
RU2489350C2 (ru) | Способ получения углеродных наноматериалов и устройство для его реализации | |
RU163456U1 (ru) | Устройство для синтеза фуллеренов и эндоэдральных фуллеренов во вращающейся углеродно-гелиевой плазме | |
CN208802876U (zh) | 一种便携式等离子体制剂杯 | |
TWI690483B (zh) | 臭氧氣體產生系統及臭氧氣體產生方法 | |
RU2011128767A (ru) | Способ получения нанопорошков из различных электропроводящих материалов | |
AU2017372656B2 (en) | Method for controlling an ozone generator | |
JP3749951B2 (ja) | カーボンナノチューブの作製方法、及びカーボンナノチューブの作製装置 | |
Wei et al. | Experimental study on ozone generation and ozone oxidation to removal multi-pollutant of flue gas | |
RU80450U1 (ru) | Устройство для получения водородсодержащего газа в плазме свч-разряда | |
Garamoon et al. | Optimizations of ozone generator at low resonance frequency | |
RU2127220C1 (ru) | Озонатор и генератор озона | |
RU2531291C2 (ru) | Способ получения сажи, содержащей фуллерены и нанотрубки, из газообразного углеводородного сырья | |
Yu et al. | Effect of water on gliding arc discharge fluctuation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190623 |